Tastscanner an Schweizer Drehautomaten: Nutzen und Praktikabilität

Dieser On-Machine-Scanner tastet den kompletten Kontur dieses Bauteils Nut mit einer Geschwindigkeit von 2 Metern pro Minute ab, um 2-Mikrometer-Nutparallelität zu gewährleisten. Foto-Credits: Blum-Novotest.

Eine Reihe von Betrieben nutzt On-Machine-Tastköpfe, um Rüstzeiten zu verkürzen oder In-Prozess-Messungen bearbeiteter Merkmale für die Prozesskontrolle durchzuführen. Sie sind häufiger an vertikalen oder horizontalen Bearbeitungszentren zu finden als an Schweizer Drehautomaten, ein Grund ist der begrenzte Platz im Arbeitsraum eines Schweizer Typs, um ein solches Gerät unterzubringen.

Diese Tastköpfe sind auch in zwei Versionen erhältlich – Tastauslöser und Scanner. Ein Tastauslöser-Tastkopf ortet diskrete Punkte auf einer Teileoberfläche, während ein Scanner-Tastkopf eine gesamte Oberfläche abfahren und tausende Punkte pro Sekunde sammeln kann, um die Form eines Merkmals sowie seine Größe und Position zu messen. Aber ist es sinnvoll, einen Schweizer Typ mit einem Tastkopf auszustatten und einen oder mehrere verfügbare Werkzeugplätze zu belegen? Und wenn ja, einen Scanner-Tastkopf gegenüber einem Tastauslöser-Modell zu wählen, um den Vorteil der schnelleren Erfassung einer größeren Menge an Messdaten zu nutzen?

Ein Hersteller in Oberwolfach, Deutschland, bietet ein Beispiel, das beide Annahmen bestätigt.

Karlheinz Lehmann GmbH fertigt präzise, rotationssymmetrische Teile mit mehreren CNC-Drehmaschinen und Fräsmaschinen. Ein Beispiel ist eine komplexe Stahl-Schnellkupplung für Druckluftzufuhr für Parker Hannifin GmbH. Dies war ein anspruchsvolles Projekt angesichts der für die vier Nuten des Teils erforderlichen Parallelität. Die Schlüsselkomponenten sind Gewinde, Bohrungen und vier leicht konische Nuten, erklärt CEO Timo Lehmann, aber er sagt, die Nuten seien der „entscheidende Punkt des gesamten Designs“.

Tatsächlich würde die Kupplung nicht funktionieren, wenn die Parallelitätstoleranz von 2 Mikrometern für jede Nut überschritten würde. Wenn montiert, enthalten die leicht konischen Nuten Kugeln, die nicht zu weit hervorragen dürfen, aber auch nie durch die Nut fallen dürfen. Mit diesem Design verhindern die Schnellkupplungen das sonst übliche Knacken beim Lösen und ermöglichen auch die Einhandbedienung.

Genau so anspruchsvoll wie der Bearbeitungsprozess ist die Aufgabe, die Nuten zu messen. Mit einem Marubeni Citizen-Cincom M32 Schweizer Drehautomaten und einem Blum-Novotest TC76-Digilog Scanner-Tastkopf überprüft der Betrieb die Maßgenauigkeit des Teils auf der Maschine.

Blum-Novotest merkt an, dass analoge Messung mit einem Tastauslöser-Tastkopf für Flächen oder Linien effektiv ist. Würde jedoch ein solcher Tastkopf für diese Nutmessanwendung verwendet, müssten sehr viele Punkte an den Nuten gemessen werden, um eine ausreichende Auflösung zu erreichen. Stattdessen scannt der TC76-Digilog die Nutoberfläche mit einer Messgeschwindigkeit von 2 Metern pro Minute und erzeugt eine extrem große Anzahl von Werten (50.000 pro Sekunde) in einem Bruchteil der Zeit der analogen, tastauslöserbasierten Datenerfassung.

Dank präziser Nutparallelität hat diese Schnellkupplung nicht das laute Knackgeräusch, das bei anderen solchen Geräten beim Lösen üblich ist, während sie Einhandbedienung ermöglicht.

Zu Beginn einer Produktionsserie für diese Kupplungsanwendung wird ein Referenzteil in der Maschine gespannt, der komplette Kontur der entsprechenden Nut gescannt, und das Masterprofil wird aufgezeichnet und in der Auswertesoftware gespeichert. Jedes bearbeitete Teil wird gemessen und mit dem aufgezeichneten Profil verglichen. Teile, die die Toleranz überschreiten, werden aussortiert. Die Verwendung von On-Machine-Messung auf diese Weise ermöglicht Karlheinz Lehmann GmbH, 100%-Prüfung durchzuführen und gleichzeitig Bearbeitungsfehlertrends in einem frühen Stadium über die Auswertesoftware des Tastkopfs zu erkennen.

Der Scanner-Tastkopf kann je nach Messaufgabe horizontal oder vertikal in der Maschine positioniert werden.

Laut Blum-Novotest machen die erhöhten Scankräfte des TC76-Digilog ihn gut geeignet für anspruchsvolle Anwendungen in Drehmaschinen sowie Fräs- und Schleifmaschinen. Weder Kühlmittel noch zähflüssige Öle beeinträchtigen die Zuverlässigkeit der Messdaten, so das Unternehmen, da die höhere Scankraft es dem Tastkopf ermöglicht, einfach durch das Kühlmittel hindurchzudrücken. Der Tastkopf scannt Teile nicht-richtungsabhängig, und die Messgenauigkeit wird durch die Shark360-Technologie des Unternehmens erreicht, die ein Stirnrad-Messmechanismus-System einführt, um exzentrisches Tasten durchzuführen.

Lehmann merkt an, dass das Unternehmen kurz davor war, den Schnellkupplungsauftrag von Parker Hannifin ablehnen zu müssen, bis es den Scanner-Tastkopf-Prozess auf dem Schweizer Typ implementierte. Tatsächlich nutzt es diese Maschine jetzt für andere große Produktionslose von 10.000 bis 30.000 Stück in Materialien wie Aluminium, Edelstählen, Vergütungsstählen und Automatenstählen.